2PSK及2DPSK信号调制解调实验

通讯原理之2PSK及2DPSK信号调制解调实验

2PSK及2DPSK信号调制解调实验

一、实验目的

1. 掌握利用systemview进行仿真的方法；

2. 掌握2PSK调制解调的基本原理；

3. 掌握2DPSK调制解调的基本原理。

二、实验仪器

电脑，systemview5.0软件

三、实验原理

1. 调制原理

2PSK方式是载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平（或符号）使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时成为反向键控（PSK），也称为绝对相移方式。

绝对相移方式存在一个缺点。我们看到，如果采用绝对相移方式，由于发送端是以某一个相位作基准的，因而在接收端也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发送变化（0相位变π相位或π相位变0相位），则恢复得数字信息就会发送0变为1或1变为0，从而造成错误的恢复。考虑到实际通信时参考基准相位的随机跳变（温度漂移或噪声引起）是可能的，而且在通信过程中不易被发觉。比如，由于某种突然的干扰，系统中的分频器可能发生状态的转移、锁相环路的稳定状态也可能发生转移。这时，采用2PSK方式就会在接收端得到完全相反的恢复。这种现象，常称为2PSK方式的“倒π”现象。为此，实际中一般不采用2PSK方式，而采用一种所谓的相对（差分）移相（2DPSK）方式。

2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。即用前后两个码元之间的相差来表示码元的值“0”和“1”。例如，假设相差值“π”表示符号“1”，相差值“0”表示符号“0”。因此，解调2DPSK信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则只要鉴别这个相差关系就可正确

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恢复数字信息，这就避免了2PSK中的倒π现象发生。

2. 解调原理

2PSK信号是恒包络信号，因此2PSK信号的解调必须采用相干解调。但如何得到同频同相的载波是个关键问题。由于2PSK信号是抑止载波的双边带信号，不存在载波频率分量，因而无法从已调信号中直接用滤波法提取本地载波。只有采用非线性变换才能产生新的频率分量。常用的载波恢复电路有两种。一种是平方环电路（如图1（a）所示），另一种是图1（b）所示的科斯塔斯（Costas）环。

图1 PSK载波恢复电路

平方环载波恢复电路中，2PSK信号经平方后得到两倍载频的频谱分量，用锁相环（或者谐振回路）提取这一分量，然后经2分频得载频分量。科斯塔斯环又称同相—正交环。在此环路中，误差信号是由两路相乘及低通滤波器提供的。压控振荡器输出信号直接供给一路相乘器，供给另一路相乘器的则是压控振荡器输出经90度移相后的信号。两路相乘器的输出均包含有调制信号，两者相乘后可以消除调制信号的影响，经环路滤波器得到仅与压控振荡器输出和理想载波直接相位差有关的控制电压，从而准确地对压控振荡器进行调整。乘法器的输出包含有调制信号，因此只要经过简单的滤波器就可提取出想要的调制

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信号。

平方环与科斯塔斯环有相同的鉴相特性，由于上述锁相环的瞬时相位在等于nπ的各点都是稳定平衡点。锁相环在工作时可能锁定在任何一个稳定平滑点上，这意味着恢复出的相干载波可能与所需要的理想本地载波同相，也可能反相，“倒π”现象依然存在。

无论是2PSK还是2DPSK都只能用相干解调的方法来恢复原始信号，可以用各种鉴相器来完成。只不过2DPSK信号解调后要将相对码转换成绝对码。另一种2DPSK的解调方法如图2所示称为差分相干解调法。它是直接比较前后码元的相位差而构成的，由于此时的解调已同时完成码变换作用，故无需再使用码变换器。这种解调方法由于无需专门的相干载波，故是一种很实用的方法。

图2 DPSK差分相干解调电路

四、实验步骤

1. 根据2PSK和2DPSK的调制原理，画出如图3所示的2PSK和2DPSK调制的systemview仿真电路图。图中，相对码变换电路是通过将输出信号经过一个单位码元宽度延时后与原信号作“模2和”运算（异或运算，0保持、1反转）来实现的。画出该仿真电路图，并记录相关波形。

通讯原理之2PSK及2DPSK信号调制解调实验

图3 2PSK和2DPSK调制的systemview仿真电路图

2. 画出采用差分相干解调时的仿真电路图（如图4所示），并记录相关波形。

图4 2DPSK采用差分相干解调的systemview仿真电路图

五实验报告要求

1. 整理实验波形并分析。